第九章-酸碱平衡课件.ppt

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1、第九章第九章 酸碱平衡酸碱平衡9-1 酸碱理论9-2 水的离子积和pH9-3 酸碱盐溶液中的电离平衡9-4 水溶液化学平衡的计算9-5 缓冲溶液9-6酸碱指示剂共78张 1 9-1 酸碱理论酸碱理论1-1阿累尼乌斯的酸碱电离理论阿累尼乌斯的酸碱电离理论 根据电离理论，提出了酸、碱的定义：电离时产生了阳离子时全部是H+离子的化合物叫酸酸：电离时生成的阴离子都全部是OH-离子的化合物叫碱。优缺点：（1）从物质的组成上揭示了酸碱的本质（2）局限性局限性酸碱限于水溶液、碱限于氢氧化物共78张 21-2 酸碱质子理论酸碱质子理论(Br nsted 布朗斯特布朗斯特 重点重点)一一、酸碱的定义酸碱的定义酸

2、：凡能给出质子的物质都是酸。碱：凡能接受质子的物质都是碱。酸和碱可以是分子或离子。如HCl、NH4+、HSO4-是酸；Cl-、NH3、HSO4-是碱。如：HCl H+Cl-酸 质子+碱 这样的一对酸碱，它们依赖获得或给出质子互相依存这样的酸碱对叫做共轭酸碱对共轭酸碱对，这里Cl-离子是HCl的共轭碱，而HCl是Cl-离子的共轭酸。即 HA H+A-共轭酸 共轭碱共78张 3 二、酸碱共轭关系二、酸碱共轭关系酸酸共轭碱共轭碱名称名称化学式化学式化学式化学式名称名称高氯酸高氯酸HClO4ClO4-高氯酸根高氯酸根硫酸硫酸H2SO4HSO4-硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根HSO4-SO42-硫酸根

3、硫酸根水合离子水合离子H3O+H2O水水水水H2OOH-氢氧根氢氧根铵离子铵离子NH4+NH3氨氨氨氨NH3NH2-氨基离子氨基离子氢溴酸氢溴酸HBrBr-溴离子溴离子共78张 5 从上表中的共轭酸碱对可以看出：酸和碱可以是分子也可以是离子；有的离子在某个共轭酸碱对中是碱，但在另一个共轭酸碱对中却是酸，如HSO4-等；质子论中没有盐的概念。酸碱理论的盐，在 质子理论中都是离子酸或离子碱。共78张 6 三、酸碱反应三、酸碱反应 根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质，就是两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。例如：HCl +NH3=NH4+Cl-酸1 碱2 酸2（碱2的共轭酸）碱1（碱2的共轭酸）NH3和

4、HCl的反应，无论在水溶液中或气相中，其实质都是一样的。即HCl是酸，放出质子给NH3，然后转变为它的共轭碱Cl-（酸1的共轭碱）；NH3是碱，接受质子后转变为它的共轭酸NH4+（碱2的共轭酸）。强酸放出的质子，转化为较弱的共轭碱。共78张 7 酸碱质子理论不仅扩大了酸和碱的范围，还可以把电离理论中的电离作用、中和作用及水解作用，统统包括在酸碱反应的范围之内，都是可以看作是质子传递的酸碱中和反应。(1)电离作用：根据酸碱质子理论的观点，电离作用就是水与分子酸碱的质子传递反应。在水溶液中，酸电离时放出质子给水，并产生共轭碱。共78张 8 氨和水的反应，H2O给出质子，由于H2O是弱酸所以反应程度

5、也很小，是可逆反应(相当于NH3在水中的电离过程)。H2O +NH3 NH4+OH-酸1 碱2 酸2 碱1 可见在酸的电离过程中，可见在酸的电离过程中，H2O接受质子，是一接受质子，是一个碱，而在个碱，而在NH3的电离过程中，的电离过程中，H2O放出质子，又放出质子，又是一个酸，所以水是两性物质是一个酸，所以水是两性物质 H2O +H2O H3O+OH-由于由于H3O+与与OH-均为强酸和强碱，所以平衡强均为强酸和强碱，所以平衡强烈向左移动。烈向左移动。共78张 10 优缺点：优缺点：酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的范围，摆脱了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了一些非水溶剂或气体间的酸

6、碱反应，并把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为质子传递的酸碱反应。这样，加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。关于酸碱的定量标度问题，酸碱质子理论亦能象电离理论一样，应用平衡常数来定量地衡量在某溶剂中酸或碱的强度，这就使酸碱质子理论得到广泛应用。但是，酸碱质子理论只限于质子的放出和接受，所以必须含有氢，这就不能解释不含氢的一类的反应。共78张 12质子酸1+质子碱2 =质子碱1+质子酸2(1)中和反应中和反应 HAc+OH-=H2O+Ac-(弱酸强碱）H3O+NH3 =NH4+H2O （强酸弱碱）H3O+OH-=H2O+H2O （强酸强碱）(2)电离反应电离反应 HAc +H2O=H3O+Ac

7、NH3+H2O=NH4+OH-(3)盐水解盐水解 Ac-+H2O=HAc +OH-共78张 141.3 酸碱的电子理论（路易斯酸碱理论）凡是可以接受电子对物质称为酸、凡是可给出电子对的物质称为碱。酸是电子对接受体,碱是电子对的给予体。酸碱反应的实质是配位键的形成并生成酸碱配合物。酸 碱 酸碱配合物（电子对接受体）电子对给予体）H+:OH-=H OH Cu2+4:NH3 =Cu(NH3)2+共78张 15优点：优点：摆脱了体系必须具有某种离子或元素的限制，也不受溶剂的限制，它立论于物质普遍组分，以电子的给出和接受来说明酸碱的反应，更能体现物质本质属性，较电离论、质子论更为广泛。如一切盐类（如Mg

8、Cl2）、金属化合物（CaO）及其它多数无机化合物都是酸碱配合物。有机化合物如C2H5OH可以看作是C2H5+（酸）和OH-（碱）以配合物C2H5OH结合。共78张 161.4 软硬酸碱理论（软硬酸碱理论（SHAB）皮尔逊把路易斯酸碱分为软硬两大类。（1）把受电子原子或该电子原子对外层电子的吸引力强，不易极化和变形的酸碱称为硬酸或硬碱。把对外层电子的吸引力弱，易极化和变形的酸或碱称为软酸或软碱，介于两者之间的酸碱称为交界酸碱。（2）软亲软，硬亲硬软亲软，硬亲硬（软硬结合不稳定），交界酸碱两边管。可以通过这些规则判断化学反应的可能性、方向性和程度。这里“亲”有两层意思。一是稳定性，二是反应速率。

9、共78张 17硬酸：硬酸：半径小，电荷高的离子如碱土金半径小，电荷高的离子如碱土金 属离子和属离子和Ti4+,Fe3+,Al3+,Ln3+等等软酸：软酸：半径大，电荷低的离子如半径大，电荷低的离子如 Ag+,Pt2+,Hg2+等等硬碱：硬碱：半径小，变形小的阴离子如半径小，变形小的阴离子如F,O2等等软碱：软碱：半径大，变形大的阴离子如半径大，变形大的阴离子如I ,Br ClO4 等等优点优点：比电子理论更广泛的范围比电子理论更广泛的范围 可以解释化合物的稳定性可以解释化合物的稳定性规则：规则：硬亲硬，软亲软硬亲硬，软亲软共78张 18 9-2 水的离子积和水的离子积和pH纯水有微弱的导电能力

10、(自解离或称自偶电离自解离或称自偶电离)H2O +H2O H3O+OH-或 H2O H+OH-实验测得295K时1升纯水仅有10-7mol水分子电离，所以H+=OH-=10-7mol/L 由平衡原理Kw=H+OH-=10-14 Kw为水的离子积常数。简称水的离子积。Kw的意义为：一定温度时，水溶液中H+和OH-之积为一常数。水的电离是吸热反应，因此当温度升高时Kw增大。共78张 20 水的离子积常数与温度的关系示意图水的离子积常数与温度的关系示意图共78张 21 再如，H2SO4在水中的“完全电离”仅指其一级电离生成H+和HSO4-而已，而HSO4-的电离则并不完全，属于中强酸的范畴。还须指出

11、，上述的“完全电离”只对稀溶液才是合理的近似，对于浓溶液，情况就完全不同了。二、弱电解质二、弱电解质 弱电解质跟强电解质一样是经典电离理论的概念，它是指在水中部分电离的弱酸和弱碱。共78张 23HAc+H2O H3O+Ac-或 HAc H+Ac-在一定温度下，其平衡关系为：Ka=H+Ac-/HAcK Ka a称为弱酸的电离平衡常数称为弱酸的电离平衡常数，简称为酸常数。简称为酸常数。H2O+NH3 NH4+OH-Kb=NH4+OH-/NH3Ka和Kb是化学平衡常数的一种形式，利用电离常数数值的大小，可以估计弱电解质电离的趋势。K值越大，电离程度越大。通常把Ka=10-210-7的酸称为弱酸，Ka

12、10-7的酸称为极弱酸，弱碱亦可按Kb大小进行分类。共78张 24 电离度电离度（解离度）电离程度的大小=(已电离的浓度已电离的浓度/弱电解质的初始浓度弱电解质的初始浓度)100如：测得0.10molL-1HAc的=1.33则表明每10000个HAc分子中有133个分子发生了电离。0.10molL-1HAc的=1.33,求HAc的平衡常数与的关系。HAc H+Ac-初始浓度 c 0 0平衡浓度 c-c c c Ka=c2/(1-)当 5或c酸/Ka 500时 1-1 即即Kac 2 =共78张 26三、拉平效应和区分效应三、拉平效应和区分效应 HCl、HI、HNO3、HClO4等强酸在水中“完

13、全电离”，因而它们的同浓度水溶液的pH相同相同，这意味着它们酸的强度是相同的。然而，这些强酸结构中与可电离氢原子结合的化学键并不相同，为什么电离能力相同呢？这是因为酸在水中电离出氢离子是与水分子作用的结果：HA+H2O H3O+A 强酸在水中表现出相同的强度是由于与它们作用的水夺取质子的能力“过强”之故。如果换一个更弱的质子接受体，在水中具有相同强度的“强酸”就会显示出不同的强度来。共78张 27 用多种非水溶剂（如冰醋酸）进行测定实验，已经证明，水中的一些常见强酸的强度的顺序为：HClO4 HI HBr HCl HNO3 H2SO4（对一级电离二言）溶剂（如水）将酸的强度拉平的效应简称为拉拉

14、平效应平效应，该溶剂也称为拉平溶剂拉平溶剂。溶剂使强酸的强度得以先出差别的效应成为区区分效应分效应，该溶剂因而成为区分溶剂区分溶剂。水是HCl、HBr、HI的拉平溶剂，但却是HCl、HNO2、HAc、HCN的区分溶剂。液氨是HCl、HAc的拉平溶剂。共78张 28 若（c x）不能近似等于c，即c酸/Ka500则上式需解一元二次方程。x 2 +Ka x Kac=0 对于一元弱碱：若 0,T 增高时，Kh 增大。故升高温度有利于水解反应的进行。例如的水解 若不加热，水解不明显。加热时颜色逐渐加深，最后得到深棕色的 Fe(OH)3 沉淀。2、盐浓度的影响（反应商的影响）、盐浓度的影响（反应商的影响

15、）稀释的影响：浓度降低水解度增大。共78张 62 因为 Q Kh,水解平衡右移，水解度增大。可计算，0.10molL-1的 NaAc 溶液的 h=7.4510-3%0.010 molL-1的 NaAc 溶液的 h=2.36 10-2%共78张 633、溶液、溶液pH 值的影响值的影响 水解的产物中，肯定有 H+或 OH-，故改变体系的 pH 值会使平衡移动。例如，SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl+HCl 为了抑制为了抑制 SnCl2 的水解，的水解，为了抑制 Sn(OH)Cl 的生成，可以用盐酸来配制 SnCl2 溶液。另外，在配制、Fe3+、Bi3+、Sb3+、Hg2+等盐的水溶液时，通常时先将它们溶解在浓酸中，然后再稀释可放少量单质金属粒或屑。又如：配制Na2S水溶液时，为了防止产生H2S气体，必须加NaOH。共78张 64